Работа термодинамической системы

Из формулы (ll9) видно, что выражение для работы термодинамической системы в движущейся системе координат содержит не только слагаемое с pdV, но и с dp. Такой дополнительный вклад в релятивистскую работу обусловлен относительностью одновременности. Чтобы в этом убедиться, рассмотрим систему в закрытом цилиндре (длиной / и площадью сечения ), коаксиальном с направлением движения. Пусть в системе происходит процесс, при котором давление [c.153]

Если же работа термодинамической системы превращается в теплоту, то возможно равенство [c.39]

Полезная максимальная работа. Максимальная работа термодинамической системы, уменьшенная на величину работы против внешнего давления. [c.371]

Существует иная классификация, связанная с детализацией энергетического обмена (обмен теплотой и работой). Термодинамические системы делятся на открытые и закрытые (нет обмена веществом). В свою очередь последние подразделяются на изолированные, адиабатически изолированные (нет теплообмена, но возможно изменение объема при совершении работы) и замкнутые (возможен теплообмен при постоянстве объема). — Прим. ред. [c.18]

Рис. 17. Элементарная работа термодинамической системы при квазистатическом и нестатическом изменении ее объема на макроскопическую бесконечно малую величину

Работа термодинамической системы — 40 [c.798]

Механическое и тепловое взаимодействия термодинамической системы осуществляются через контрольные поверхности. При механическом взаимодействии самой системой или над системой совершается работа. (В общем случае на систему могут действовать также электрические, магнитные и другие силы, под воздействием которых система будет совершать работу. Эти виды работ также могут быть учтены в рамках термодинамики, но нами в дальнейшем рассматриваться не будут). В нашем примере механическая работа производится при перемещении поршня и сопровождается изменением объема. Тепловое взаимодействие заключается в переходе теплоты между отдельными телами системы и между системой и окружающей средой. В рассматриваемом примере теплота может подводиться к газу через стенки цилиндра. [c.7]

Простейшей термодинамической системой является рабочее тело, осуществляющее взаимное превращение теплоты и работы. В двигателе внутреннего сгорания, например, рабочим телом является приготовленная в карбюраторе горючая смесь, состоящая из воздуха и паров бензина. [c.7]

Как указывалось выше, под открытыми понимаются термодинамические системы, которые кроме обмена теплотой и работой с окружающей средой допускают также и обмен массой. В технике широко используются процессы преобразования энергии в потоке, когда рабочее тело перемещается из области с одними параметрами (pi, t i) в область с другими (р2, V2). Это, например, расширение пара в турбинах, сжатие газов в компрессорах. [c.43]

Полученное уравнение является математическим выражением первого закона термодинамики. Оно формулируется так изменение внутренней энергии термодинамической системы равно алгебраической сумме полученной системой энергии в форме теплоты dq и совершенной ею внешней работы dl, или подведенная к рабочему телу энергия в форме теплоты расходуется на изменение внутренней энергии тела и на совершение телом внешней работы. [c.63]

Результаты экспериментов (рис. 2.34 и 2.35) подтверждают зависимость характеристик трубы от теплофизических свойств и состояния термодинамической системы. Абсолютные эффекты подогрева для всех трех режимов работы (см. рис. 2.34) при ц = 0,8-5-0,5 растут до температуры порядка 1500 К, после чего их темп роста снижается и, пройдя через максимум, начинает уменьшаться. [c.96]

Второе начало термодинамики, предсказанное еще М. В. Ломоносовым, было окончательно установлено в середине XIX в. Клаузиусом и Гельмгольцем (1850—1851). Оно позволяет определить возникновения самопроизвольно протекающих процессов в термодинамических системах и формулируется так при самопроизвольном переходе теплоты от нагретого тела к холодному, часть тепловой энергии может быть переведена в работу. [c.259]

Приведенное пояснение не отвечает, однако, на вопрос что же называют энергией Последовательное определение любого физического свойства должно прямо или косвенно указывать на способ, которым оно может быть измерено. Энергия может быть измерена только с помощью своих внешних проявлений — теплоты н работы. Поэтому определением энергии, достаточным для термодинамики, является ее первый закон, связывающий эти понятия между собой. Существует аддитивная функция состояния термодинамической системы — внутренняя энергия. Мерой изменения внутренней энергии являются количество поступающей в систему теплоты и совершаемая ею работа [c.42]

Сравнение (11.10) и (11.13) показывает, что используемый в механике принцип неотрицательности работы виртуальных изменений состояния системы применим и к термодинамическим системам, если использовать соответствующие дополнительные условия. Выяснить эти условия несложно, они отвечают, очевидно, постоянству переменных естественного набора аргументов любой характеристической функции, так как возможность изменения какого-либо из аргументов означала бы возможность изменения и самой характеристической функции, что противоречит постулату о равновесии. Поэтому каждой характеристической функции должен соответствовать свой критерий равновесия. Но было бы неправильно основывать выводы критериев равновесия на соответствующих фундаментальных уравнениях, хотя бы потому, что фундаментальные уравнения записывались для фазы, в то время как критерии равновесия применяют для любых, в том числе и для гетерогенных, систем. В дополнение к сказанному ранее покажем это на примере критерия равновесия, выраженного через изменение энергии Гельмгольца. Фундаментальное уравнение для этой функции имеет вид (9.31) [c.108]

В неизолированной термодинамической системе изменение внутренней энергии А17 равно разности между полученным количеством теплоты Q и работой А, совершаемой системой. [c.96]

Внутренняя энергия U—функция состояния закрытой термодинамической системы, определяемая тем, что ее приращение в любом процессе, происходящем в этой системе, равно сумме теплоты, сообщенной системе, и работы, совершенной над ней [c.97]

Эксергия (работоспособность) Е—максимальная работа, которую может совершить термодинамическая система при обратимом переходе от данного состояния до равновесного с окружающей средой при отсутствии иных, кроме окружающей среды, источников теплоты. [c.100]

Первое начало термодинамики является математическим выражением количественной стороны закона сохранения и превращения энергии в применении к термодинамическим системам. Оно было установлено в результате экспериментальных и теоретических исследований в области физики и химии, завершающим этапом которых явилось открытие эквивалентности теплоты и работы, т. е. обнаружение того, что превращение теплоты в работу И работы в теплоту осуществляется всегда в одном и том же строго постоянном количественном соотношении. [c.36]

Если энергия термодинамической системы изменяется не только при совершении работы, но и за счет сообщения ей теплоты, то dV = >Q — bW, = /jdK и с помощью (8.10) и (8.19) находим [c.153]

Изменение количества энергии в теле (системе) может произойти только в том случае, если оно вступит во взаимодействие с другими телами, передавая им часть своей энергии или воспринимая от них часть их энергии. Таким образом, количество энергии в макротеле может меняться только при осуществлении процесса энергообмена с другими телами. Эта передача энергии может осуществляться двумя известными нам путями — посредством работы или теплообмена между телами. Оба способа передачи энергии не являются равноценными. Если затрачиваемая работа может пойти на увеличение любого вида энергии, то теплота без предварительного преобразования в работу пойдет только на увеличение внутренней энергии термодинамической системы. [c.28]

Если термодинамическая система заключена в абсолютно жесткую и в то же время непроницаемую для теплоты (адиабатную) оболочку, то она изолирована от внешней среды и, следовательно, не может обмениваться с окружающей средой энергией ни в форме теплоты, ни в форме механической работы. В этом случае на основании закона о сохранении и превращении энергии можно утверждать, что запас внутренней энергии такой изолированной системы постоянен [c.40]

Если термодинамическая система находится в свободно расширяющейся адиабатной оболочке, то вследствие увеличения объема система воздействует на окружающую среду, преодолевая внешнее давление, или, наоборот, уменьшает свой объем под влиянием внешнего давления. При расширении системы ею производится работа вследствие убыли внутренней энергии системы, а при сжатии работа внешних сил идет на увеличение внутренней энергии системы. В термодинамике принято работу, производимую системой, считать положительной, а работу, расходуемую окружающей средой на сжатие системы, — отрицательной. [c.41]

Процессы с максимальной степенью необратимости называют предельно необратимыми. В предельно необратимом процессе работа L или Е, которая могла бы быть произведена в данных условиях телом, обращается вследствие необратимости процесса в нуль, тогда как при обратимом процессе она положительна. Частным случаем предельно необратимого процесса является самопроизвольный процесс, происходящий в термодинамической системе при установлении равновесия. [c.25]

В самом деле, пусть окружающие тела не изменяют своего объема, а следовательно, и не производят работы. Тогда рассматриваемая термодинамическая система вместе с окружающими телами составляет адиабатически изолированную сложную систему и притом такую, что вся работа этой сложной системы совершается первоначальной системой и равняется Е. Обозначим энергию окружающих тел через Е, а энергию сложной системы, равную сумме энергий первоначальной системы и окружающих тел, через Е. Тогда согласно уравнению (2.2) [c.27]

Согласно уравнению (2.3) изменение энергии термодинамической системы равно разности между полученным системой количеством теплоты Q и совершенной ею работой Е. Уравнение (2.3) представляет собой общее аналитическое выражение первого начала термодинамики. [c.27]

В собственной системе отсчета элементарная работа термодинамической системы равна pdV ° Чтобы подсчитать работу системы в движущейся системе отсчета, будем исходить из формулы (8.10) для внутренней энергии, предполагая, что термодинамическая система соверщает только работу, так что 8W= —dU и = = —pdV °K Тогда [c.153]

Наиболее общий случай совершения работы термодинамической системой представлен на рис. 2.4,в. В этом случае пар совершает полезную работу в два этапа поднимая воду до уровня перелива (площадь I) и переливая ее в боковой резервуар (площадь II) на обоих этапах паром совершается также работа против давления окружающей среды, соответствующая незаштрихован-ной площади. Полная работа, совершаемая паром (работа изменения объема), равна [c.26]

Максимальная работа — работа термодинамической системы, иыполняюш,еп равновесный изотермический иро-цесс. Это понятие особенно часто применяется ири исследовании равновесий физико-химических систем. Максимальная работа равна убыли свободной энергии термодинамической системы при переходе последней из начального состояния в конечное. Работа счит ется положительной, если система выполнУ1ет её против внешних сил. [c.371]

При взаимодействии термодинам ической системы с внешней средой происходит обмен энергией. Самопроизвольный необратимый микропррцесс передачи тепловой энергии называется теплообменом. Если при этом изменяются параметры внешней среды, то он называется работой (процесс происходит при участии очень большого числа частиц - макропроцесс, среднестатистический процесс). Работа (А) связана с изменением потенциальной энергии системы во внешнем поле сил. В общем случае работу термодинамической системы можно записать в виде суммы произведений двух факторов [c.50]

Рис. 14. Конечная работа термодинамической системы ДТГ при переходе ее из состояния 1 в состояние 2 вдояь кривой С, изображающей промежуточные состояния системы

Из всех таких воздействий на систему нас сейчас будут интересовать бесконечно малые возмущения равновесной системы, которые приводят и к бесконечно малым изменениям равновесных значений термодинамических параметров (мы остановимся на обсуждении этого вопроса в следующем параграфе, заметим только, что конечные изменения состояния рассматриваются уже в рамках неравновесной теории) типа виртуальных изменений, рассмотренных в 1, п. 26). Так как в феноменологической термодинамике наряду с величинами, имеющими непосредственные аналоги в механике, фигурируют и специфические термодинамические параметры, эти реакции системы на воздействие соответственно разбивают на две группы реакция системы по отношению к изменению механических параметров системы, с которой связывают понятие работы термодинамической системы, и реакция системы по отношению к тепловому на нее воздействию — специфически термодинамическое понятие, связанное с возможностью воздействовать на систему через теплопроводящую стенку (механические параметры при этом могут и не изменяться) и понятием количества тепла. Рассмотрим эти возможности по очереди. [c.40]

Свободная энергия F может быть определена как сумма кинетической и потенциальной энергией частиц. Энергия F называется свободной, поскольку при изотермических процессах она может быть выделена из системы в виде тепла и превращена в работу. Произведение TS — называют энтропийным фактором или связанной энергией. Свободная энергия F и энтропия S являются критериями равновесия термодинамической системы. При достижении равновесия F имеет минимальное, а S максимальное из возможных значений. С повышением температуры F всегда умепьпзается. [c.28]

Так как частные производные каждой из рассмотренных характеристических функций U V, S), / р, S), F T, V) и Z(/j, Т) полностью определяют все термодинамические свойства системы, то эти функции по аналогии с механикой, где работа в поле постоянных сил числе1Шо равна разности потенциалов в начальной и конечной точках пути, называют термодинамическими потенциалами. Разность значений в двух состояниях любой из этих функций при обратимом процессе представляет собой полезную работу, совершенную системой. [c.149]

Книга преследует 11ель познакомить читателя с возможностями современной термодинамики и привить ему навыки самостоятельной работы по термодинамическому моделированию реалынмх систем. Она содержит достаточно подробный анализ понятий и методов термодинамики и примеры ее практического использования. Особое внимание уделяется. современным численным методам расчетов сложных химических и фазовых равновесий. Рассмотрены различные физические воздействия на термодинамические системы с химическими реакциями, такие как внешние силовые поля. [c.2]

Прежде чем пользоваться термодинамическими методами, надо количественно описать интересующий объект и происходящие в нем процессы на языке понятий и законов этой науки. Термодинамические соотношения и выводы применяются не к реальным объектам и явлениям, а к их моделям — термодинамическим системам и термодинамическим процессам. Создание термодинамической модели — один из наиболее трудных этапов работы, связанный, как правило, с необходимостью использования наиболее серьезных приближений. Среди них применение равновесного описания для неравновесных в принципе процессов и состояний, введение понятий закрытой изолированной, изотермической и т. п. системы для объектов, которые в действительности не соответствуют таким идеализированным схемам, разделение множества присутствующих в системе веществ на термодинамически значимые составляющие и незначимые примеси и многие другие упрощения. Ранее, хотя и подчеркивалась ограниченность выразительных средств термодинамики по сравнению с бесконечно сложными, взаимосвязанными явлениями природы, вопросы создания термодинамических моделей специально не рассматривались. Так, анализ равновесий начинался с решения уже сформулированной, термодинамически поставленной задачи, когда звестны термодинамические пере- [c.165]

Так как тело 1 является неизолированной термодинамической системой, можно сделать общий вывод в ксизолирован-ной термодинамической системе изменение внутренней энергии At/ равно сумме количества теплоты Q, переданного системе, и работы А внешних сил [c.95]

Вместо работы А, совершаемой внешними силами над термодинамической системой, часто удобнее бывает рассматривать работу А, совершаемую термодинамической системой над внешними телавш. Так как эти [c.95]

Таким образом, функция F в переменных V а Т является характеристической функцией или термодинамическим потенциалом. Эта функция F=U—TS называется энергией Гельмгольца (свободной энергией). Как следует из (5.16), при изотермических процессах работа совершается системой не за счет убыли внутренней энергии U (как при адиабатных процессах), а за счет убыли функции F. В самом деле, из формулы (5.13) при 7 = onst находим [c.104]

Система, изолированная от окружающей среды таким о(5разом, что не может обмениваться с ней веществом, называется закрытой, обменивающаяся веществом — открытой. Процессы превращения теплоты в работу и процессы превращения работы в теплоту, реализуемые в тепловых машинах, осуществляются термодинамической системой так называемым рабочим телом, которое изменяет в этих процессах свое физическое состояние. [c.11]

Определим максимальную работу, которая складывается из той работы, которую совершит замкнутая термодинамическая система, и работы PadV, пошедшей на преодоление давления окружающей среды рп. [c.184]

В общем случае неизолированной термодинамической системы, находящейся в механическом и тепловом взаимодействии с окружающими телами, изменение энергии системы —Е1 будет сЕщзано с произведенной системой работой Е и полученным системой количеством теплоты следующим, выте-кающи.м из закона сохранения и превращения энергии, соотношением [c.27]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...